我国在光纤-无线融合通信领域取得突破 湖北创新中心参与攻关推进6G发展

问题:面向6G时代,超大规模算力互联、星地一体通信与泛在接入需求快速增长,网络对“超宽带、低时延、可扩展”的要求显著抬升。

然而,现实中光纤网络与无线网络长期存在“带宽鸿沟”:光纤具备高容量优势,但“最后一跳”依赖无线接入时易成为瓶颈;太赫兹等高频无线虽可提供更大带宽,但与现有光纤骨干的协同仍受制于器件带宽、系统架构与复杂信道处理能力。

如何在统一体系下实现光纤与无线高效融合,成为下一代通信的关键课题之一。

原因:一方面,传统光电/电光转换器件带宽与线性度受限,难以承载太赫兹无线所需的超宽带调制与高速信号处理;另一方面,高频段无线信道更为复杂,频率选择性衰落、器件非线性等问题叠加,使传统均衡算法在不同场景下往往需要“量身定制”,系统复用性不足、运维成本较高。

与此同时,国际竞争加剧,核心器件与先进工艺受外部不确定因素影响,推动关键技术自主可控、形成可持续迭代能力成为产业共识。

影响:北京大学电子学院王兴军教授、舒浩文研究员团队牵头,联合鹏城实验室、上海科技大学、国家信息光电子创新中心等单位开展协同攻关,相关论文于2月18日在《自然》在线发表。

研究提出集成“光纤-无线融合通信”概念,并在系统上率先实现跨网络无缝融合:在硬件层面,团队基于先进光子材料与集成光子平台,研制出带宽超过250GHz的超大带宽光电/电光转换器件,刷新相关器件带宽纪录;在算法层面,引入神经网络均衡方法,提升对复杂信道与器件非理想因素的适应能力,推动“一套系统、跨场景复用”成为可能。

实验结果显示,光纤通信单通道传输速率达到512Gbps,太赫兹无线单通道达到400Gbps,并完成多路8K高清视频的无线稳定传输,系统综合能力较现有5G典型水平实现量级提升。

审稿意见认为该工作“艰巨而卓越”,并在多个指标上达到国际领先。

对策:值得关注的是,该成果关键技术基于国产工艺平台实现,不依赖传统微电子先进制程路径,为我国在光子器件与通信系统领域形成自主技术体系提供了示范。

位于湖北武汉东湖高新区的国家信息光电子创新中心在联合攻关中发挥作用,也从侧面体现了我国以国家级创新平台牵引、以产学研协同推动重大突破的路径正在加速落地。

近年来,湖北省科技主管部门围绕光通信、新一代信息通信等方向,持续完善从基础研究、关键技术到成果转化的全链条支持体系,推动企业牵头与高校院所协同攻关,建设光通信技术与网络等高能级创新平台,配套科研项目、经费保障、成果转化扶持与金融工具等举措,引导创新资源向关键环节集聚,为跨单位、跨领域协作提供制度与资源支撑。

前景:业内人士认为,光纤与太赫兹无线在统一架构下融合,有望在数据中心互联、城域网与园区网、工业互联网专网、低空经济与卫星互联网回传等场景释放价值:既可在骨干—接入之间建立更顺畅的超宽带通道,也有助于提高网络部署灵活性与总体能效。

下一步,技术走向规模化应用仍需在工程可靠性、标准与接口兼容、芯片化封装、成本控制以及复杂环境下稳定性验证等方面持续攻关,并推动与运营网络和行业应用的深度对接。

随着6G关键技术窗口期临近,围绕集成光子、太赫兹、网络智能化与端到端协同优化的系统性创新,将成为竞争高地。

从3G跟跑、4G并跑到5G领跑,中国通信技术的进阶之路始终印证着"关键核心技术是要不来、买不来、讨不来"的深刻道理。

此次光纤-无线融合通信体系的突破,既是科研人员十年磨一剑的智慧结晶,更是新型举国体制集中力量攻坚的生动实践。

在百年变局与科技革命交织的今天,唯有持续强化战略科技力量,方能在全球创新版图中刻下更多中国坐标。